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  • Der Unterschied: Aktiven und Passiven Sensoren

    Der Unterschied: Aktiven und Passiven Sensoren

    Wie unterscheiden sich aktive und passiere Sensoren? Welche Aufgaben haben sie und wo werden sie eingesetzt? In diesem Beitrag frischen wir unser Wissen auf und kehren zurück zu den Grundlagen der Elektrotechnik. Zum Thema Sensoren wird es vermutlich mehrere Beiträge geben, da der Umfang zu groß ist, um alles in einem Beitrag abzudecken.

    Sensorarten

    Ein Sensor wandelt eine nichtelektrische Größe in eine elektrische Größe um. Dies ist notwendig, um Eingabegrößen für Steuer- und Regelsysteme elektronisch verarbeiten zu können. Doch was versteht man eigentlich unter nichtelektrischen und elektrischen Größen?

    NichtelektrischElektrisch
    WegStrom
    DruckSpannung
    Füllstand
    Temperatur

    Es gibt eine Vielzahl von Herstellern, die Sensoren für nahezu jeden Anwendungsbereich anbieten. Ich persönlich arbeite gerne mit Balluff und di-Soric, die jeweils eine umfassende Produktpalette unterschiedlichster Sensorarten bereitstellen.

    Der passive Sensor

    Passive Sensoren verändern ihre elektrischen Eigenschaften (Widerstand, Kapazität, Induktivität) durch eine äußere Messgröße. Sie erzeugen kein eigenes elektrisches Signal, deshalb braucht die Ausleseelektronik eine externe Hilfsenergie wie einen Messstrom oder eine Versorgungsspannung. Beispiele: Widerstandsthermometer (Pt100, Pt1000), kapazitive Feuchtesensoren, induktive Näherungssensoren.

    Der aktive Sensor

    Aktive Sensoren wandeln die Messgröße direkt in ein elektrisches Ausgangssignal um, das ohne Messquelle ausgewertet werden kann. Manche aktive Sensoren benötigen trotzdem eine Versorgung für Verstärkung oder Elektronik, die Eigenschaft bleibt: sie erzeugen ein nutzbares Signal aus der physikalischen Größe. Beispiele: Thermoelemente (Thermospannung), photovoltaische Lichtsensoren.

    Weiterverarbeitung der Sensorsignale

    Die Ausgangssignale von Sensoren können weiterverarbeitet oder angezeigt werden. Oft ist es notwendig, diese Signale vorab zu verstärken – dies übernimmt ein Übertragungsglied. Besonders in der Automatisierungstechnik sind Sensoren unverzichtbar. Durch sogenannte speicherprogrammierbare Steuerungen können die Signale genutzt werden, um Zustände abzufragen, auszuwerten oder zu regeln.

    Sensoren finden sich nicht nur in industriellen Anwendungen, sondern auch in unserem Alltag. Selbst eure Waschmaschine steckt voller Sensoren: Sie regeln die Temperatur, überwachen die Unwucht der Trommel und messen den Wasserstand. Ohne Sensoren wäre all das nicht möglich! Genau wie bei modernen Autos, Smart Devices etc. überall stecken Sensoren drin, vielleicht auch mehr als einem lieb ist. 😉

    Schlusswort

    Dies ist eine superkompakte Zusammenfassung zu den Unterschieden zwischen aktiven und passiven Sensoren. Hast du dich schon einmal mit Sensoren auseinandergesetzt?

  • Induktives Laden ist ineffizient, Aber warum?

    Induktives Laden ist ineffizient, Aber warum?

    Das induktive Laden ermöglicht dir das Aufladen von Geräten ohne Kabel. Diese Technik basiert auf elektromagnetischer Induktion, bei der Energie zwischen zwei Spulen übertragen wird. Eine Spule befindet sich im Ladegerät und die andere in dem Gerät, welches geladen wird. Obwohl das induktive Laden viele Vorteile bietet, gibt es auch Nachteile, welche es sind, habe ich mal grob zusammengefasst.

    Verlustarten

    • Ohm’schen Verlust
      Es gibt die Ohm’schen Verluste, sie entstehen durch den Widerstand der Spulen im Ladegerät und dem Gerät, welches geladen wird. Diese Verluste sind proportional zum Quadrat des durch die Spulen fließenden Stroms und führen zu einer Erwärmung der Spulen, was die Effizienz des Ladevorgangs reduziert.
    • Magnetischer Verlust:
      Verluste entstehen durch die Streuung des magnetischen Feldes, das zwischen den beiden Spulen erzeugt wird. Ein Teil des erzeugten magnetischen Feldes erreicht die Sekundärspule im Endgerät, was geladen werden soll nicht und wird stattdessen in der Umgebung verstreut, was zu Energieverlusten führt.
    • Kapazitiver Verlust:
      Kapazitive Verluste treten durch die elektrische Kapazität zwischen den beiden Spulen auf. Diese Verluste sind in der Regel gering, können jedoch bei höheren Frequenzen und größeren Entfernungen zwischen den Spulen wesentlich höher werden.
    • Das Lagederät:
      Auch das Ladegerät selbst kann Verluste aufweisen, die durch die Ineffizienz der elektronischen Komponenten, wie z.B. Spannungswandlern und Gleichrichtern, entstehen. Diese Verluste tragen ebenfalls zur Reduzierung der Gesamteffizienz des Ladevorgangs bei.

    Verluste beeinflussen

    Es gibt mehrere Faktoren, die die Verluste beim induktiven Laden beeinflussen können, z.B. den Abstand zwischen den beiden Spulen ist, je weiter sie auseinander liegen, desto größer sind die magnetischen Verluste. Daher ist es wichtig, den Verbraucher so präzise wie möglich auf oder an dem Ladegerät zu platzieren.

    Ein Klassiker ist die Handyhülle, Es gibt Hüllen, die sind sehr dick und wenn man da evtl. noch ein Geldscheinchen hinter klemmt, wird die Leistung ebenfalls beeinträchtigt.

    Auch die Qualität der Spulen beeinflusst die Verluste. Hochwertige Spulen mit geringem Widerstand und guter Magnetfeldführung können die Verluste reduzieren.

    Schlusswort

    Induktives Laden ist schon eine komfortable Sache, wie oben beschrieben halt mit höherem Verbrauch. Meine Uhr z.B. kann ich gar nicht mehr anders als induktiv laden, genau wie die Zahnbürste. Wie denkst du über das Laden via Induktion?